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摘要
申请专利号:

CN201010285927.6

申请日:

2010.09.14

公开号:

CN102403900A

公开日:

2012.04.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02M 3/158申请日:20100914|||公开

IPC分类号:

H02M3/158

主分类号:

H02M3/158

申请人:

登丰微电子股份有限公司

发明人:

陈继明; 简焕文

地址:

中国台湾台北县汐止市工建路366号6楼

优先权:

专利代理机构:

北京同立钧成知识产权代理有限公司 11205

代理人:

刘芳

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内容摘要

本发明提供了一种转换控制器。本发明的转换控制器透过同一脚位以不同时序及/或电压/电流来分别设定过流保护值及时间周期,可以减少控制器的脚位数量而达到节省成本的优点。而且时间周期的设定不仅可以应用于固定导通时间的设定,也可应用于固定关断时间的设定或固定频率的设定。

权利要求书

1: 一种转换控制器, 用以控制一转换电路将一输入电压转换成一输出电压, 其中该转 换电路包含一晶体管开关耦接该输入电压, 其特征在于, 该转换控制器包含 : 一过流设定单元, 透过一设定脚位耦接至一设定电路, 并根据该设定电路的一电压值 以产生代表一过流值的一过流设定信号 ; 一时间设定单元, 透过该设定脚位耦接至该设定电路, 并根据该设定电路的一电流值 以产生代表一时间长度的一周期设定信号 ; 以及 一控制单元, 接收该周期设定信号及该过流设定信号, 并接收代表该转换电路状态的 一反馈信号, 以根据该反馈信号及该周期设定信号控制该晶体管开关, 以及透过接收代表 流经该晶体管开关的电流大小的一电流侦测信号, 以根据该电流侦测信号及该过流设定信 号决定是否截止该晶体管开关, 使该晶体管开关的电流维持在该过流值之内。2: 根据权利要求 1 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该电流侦测信号是根据该晶 体管开关的导通电阻而产生。3: 根据权利要求 2 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该转换控制器为一固定导通 时间控制器或一固定关断时间控制器, 根据该周期设定信号决定固定导通时间周期或定固 定关断时间周期。4: 根据权利要求 3 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该设定电路包含一分压器, 该 分压器的分压连接点耦接该设定脚位。5: 根据权利要求 4 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该过流设定单元包含一第一 时序开关, 该控制单元于一第一时序时导通该第一时序开关, 使该过流设定单元接收来自 该分压连接点的电压。6: 根据权利要求 5 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该过流设定单元包含一取样 保持电路, 在该第一时序时对该电压值进行取样。7: 根据权利要求 6 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该时间设定单元包含一第二 时序开关, 该控制单元在一第二时序时导通该第二时序开关, 使该时间设定单元接收来自 该分压器的电流, 其中该第一时序与该第二时序彼此错开。8: 根据权利要求 2 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该转换控制器为一固定频率 控制器, 根据该周期设定信号决定工作频率。9: 一种转换控制器, 用以控制一转换电路将一输入电压转换成一输出电压, 其中该转 换电路包含一晶体管开关耦接该输入电压, 其特征在于, 该转换控制器包含 : 一过流设定单元, 透过一设定脚位耦接至一设定电路, 并于一第一时序时接收该设定 电路的一第一信号以产生代表一过流值的一过流设定信号 ; 一时间设定单元, 透过该设定脚位耦接至该设定电路, 并于一第二时序时接收该设定 电路的一第二信号以产生代表一时间长度的一周期设定信号 ; 以及 一控制单元, 接收该周期设定信号及该过流设定信号, 并接收代表该转换电路状态的 一反馈信号, 以根据该反馈信号及该周期设定信号控制该晶体管开关, 以及透过接收代表 流经该晶体管开关的电流大小的一电流侦测信号, 以根据该电流侦测信号及该过流设定信 号决定是否截止该晶体管开关, 使该晶体管开关的电流维持在该过流值之内 ; 其中该第一时序与该第二时序彼此错开。10: 根据权利要求 9 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该电流侦测信号是根据该晶 2 体管开关的导通电阻而产生。11: 根据权利要求 10 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该过流设定单元包含一取 样保持电路, 在该第一时序时对该第一信号的准位进行取样。12: 根据权利要求 11 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该过流设定单元包含一过 流设定电容及一第一时序开关, 在该第一时序时, 该第一时序开关导通使该过流设定电容 对该第一信号的准位进行取样。13: 根据权利要求 10 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该转换控制器为一固定导 通时间控制器或一固定关断时间控制器, 根据该周期设定信号决定固定导通时间周期或定 固定关断时间周期。14: 根据权利要求 10 所述的转换控制器, 其特征在于, 其中该设定电路包含一分压器, 该分压器的分压连接点耦接该设定脚位。15: 根据权利要求 10 所述的转换控制器, 其中该转换控制器为一固定频率控制器, 根 据该周期设定信号决定工作频率。

说明书


转换控制器

    技术领域 本发明涉及一种转换控制器, 尤其涉及一种可透过同一脚位设定过流值及时间周 期的转换控制器。
     背景技术 请参见图 1, 图 1 为现有技术的直流转直流降压转换电路的电路示意图。 直流转直 流降压转换电路包含一控制器 10、 一晶体管开关 NM、 一二极管 D、 一电感 L、 一输出电容 Co 以及一输出电压侦测器 VD, 用以将一输入电压 Vin 转换成稳定的一输出电压 Vout。输出电 压侦测器 VD 侦测输出电压 Vout 以产生一电压反馈信号 Vfb。控制器 10 为一固定导通时间 控制器, 根据电压反馈信号 Vfb 决定导通或截止晶体管开关 NM。 输出电压 Vout 低于一预定 电压时, 控制器 10 导通晶体管开关 NM 一固定导通时间, 使输入电压 Vin 的电力透过晶体管 开关 NM 传至电感 L 及输出电容 Co 储存。经过固定导通时间后, 晶体管开关 NM 截止, 电感 L 透过二极管 D 续流, 以释放电感 L 的储能至输出电容 Co。为避免流经晶体管开关 NM 的电
     流过大, 而损害晶体管开关 NM 或电感 L, 控制器 10 同时接收代表流经晶体管开关 NM 的电流 大小的一电流侦测信号 Cse( 电流流经晶体管开关 NM 的导通电阻而产生 ), 并在判断流经晶 体管开关 NM 的电流大于一过流保护值时, 截止晶体管开关 NM。
     控制器 10 包含一反馈比较器 11、 一导通时间设定器 12、 一驱动逻辑判断电路 14、 一过流比较器 15 以及一过流设定器 16。导通时间设定器 12 透过控制器 10 的一脚位外接 一导通时间设定电阻 Rton 以设定导通时间长度, 而过流设定器 16 透过另一脚位外接一过 流设定电阻 Rocs 用以设定一过流保护参考信号 OCREF。 当电压反馈信号 Vfb 低于一参考电 压信号 Vre, 代表输出电压 Vout 低于预定电压, 反馈比较器 11 输出一反馈比较信号 Com 至 导通时间设定器 12, 使导通时间设定器 12 产生一固定脉冲宽度 ( 即根据导通时间设定电阻 Rton 所设定导通时间长度 ) 的导通时间信号 Ton。驱动逻辑判断电路 14 在接收导通时间 信号 Ton 时, 导通晶体管开关 NM, 使输入电压 Vin 的电力传送至输出电容 Co 储存以提升输 出电压 Vout。当电流侦测信号 Cse 低于过流保护参考信号 OCREF 时, 也就是流经晶体管开 关 NM 的电流超过过流保护值使晶体管开关 NM 上的跨压过高, 过流比较器 15 输出一过流保 护信号 OCP 至驱动逻辑判断电路 14, 使驱动逻辑判断电路 14 立即截止晶体管开关 NM, 以避 免电流过高。驱动逻辑判断电路 14 在下一次输出电压 Vout 低于预定电压时再度导通晶体 管开关 NM。
     控制器 10 透过不同的脚位设定过流保护值及导通时间长度以配合不同的应用环 境, 但会使控制器 10 的脚位数量增加, 从而造成制程成本的增加。 发明内容
     鉴于现有技术中的以两个不同的脚位来分别设定过流保护值及导通时间长度增 加了控制器的成本, 本发明透过同一脚位以不同时序及 / 或电压 / 电流来分别设定过流保 护值及时间周期, 可以减少控制器的脚位数量而达到节省成本的优点。而且时间周期的设定不仅可以应用于固定导通时间的设定, 也可应用于固定关断时间的设定或固定频率的设 定。
     为达上述目地, 本发明提供了一种转换控制器, 用以控制一转换电路将一输入电 压转换成一输出电压, 其中转换电路包含一晶体管开关耦接输入电压。转换控制器包含一 过流设定单元、 一时间设定单元以及一控制单元。过流设定单元透过一设定脚位耦接至设 定电路, 并根据设定电路的一电压值以产生代表一过流值的一过流设定信号。时间设定单 元透过设定脚位耦接至一设定电路, 并根据设定电路的一电流值以产生代表一时间长度的 一周期设定信号。控制单元接收周期设定信号及过流设定信号, 并接收代表转换电路状态 的一反馈信号, 以根据反馈信号及周期设定信号控制晶体管开关, 以及透过接收代表流经 晶体管开关的电流大小的一电流侦测信号, 以根据电流侦测信号及过流设定信号决定是否 截止晶体管开关, 使晶体管开关的电流维持在过流值之内。
     本发明还提供了另一种转换控制器, 用以控制一转换电路将一输入电压转换成一 输出电压, 其中转换电路包含一晶体管开关耦接输入电压。转换控制器包含一过流设定单 元、 一时间设定单元以及一控制单元。 过流设定单元透过一设定脚位耦接至设定电路, 并在 一第一时序时接收设定电路的一第一信号以产生代表一过流值的一过流设定信号。 时间设 定单元透过设定脚位耦接至一设定电路, 并在一第二时序时接收设定电路的一第二信号以 产生代表一时间长度的一周期设定信号。控制单元接收周期设定信号及过流设定信号, 并 接收代表转换电路状态的一反馈信号, 以根据反馈信号及周期设定信号控制晶体管开关, 以及透过接收代表流经晶体管开关的电流大小的一电流侦测信号, 以根据电流侦测信号及 过流设定信号决定是否截止晶体管开关, 使晶体管开关的电流维持在过流值之内。 其中, 第 一时序与第二时序彼此错开。
     以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质, 是为了进一步说明本发明的权利 要求。而有关本发明的其他目的与优点, 将在后续的说明与附图中加以阐述。 附图说明
     图 1 为现有技术的直流转直流降压转换电路的电路示意图。 图 2 为应用本发明的转换控制器的电源转换电路的电路方块图。 图 3 为根据本发明的一第一实施例的电源转换电路的电路方块图。 图 4 为图 3 所示第一实施例中的时间设定单元及过流设定单元的电路示意图。 图 5 为根据本发明的一第二实施例的电源转换电路的电路方块图。 图 6 为图 5 所示第二实施例中的时间设定单元及过流设定单元的电路示意图。 图 7 为根据本发明的一第三实施例的电源转换电路的电路方块图。 图 8 为图 7 所示第三实施例中的时间设定单元及过流设定单元的电路示意图。 附图标记 : 10 : 控制器 ; 11、 211 : 反馈比较器 ; 12 : 导通时间设定器 ; 14 : 驱动逻辑判断电路 ; 15 : 过流比较器 ; 16 : 过流设定器 ; NM、 SW : 晶体管开关 ; D: 二极管 ; L: 电感 ; Co : 输出电容 ;VD : 输出电压侦测器 ; Vin : 输入电压 ; Vout : 输出电压 ; Vfb : 电压反馈信号 ; Cse : 电流侦测信号 ; Rton : 导通时间设定电阻 ; Rocs、 Roc : 过流设定电阻 ; OCREF : 过流保护参考信号 ; Vre : 参考电压信号 ; OCP : 过流保护信号 ; Com、 Com1 : 反馈比较信号 ; 100、 200、 300、 400 : 转换控制器 ; 110 : 时间设定单元 ; 120 : 过流设定单元 ; 130、 230、 330、 430 : 设定电路 ; 140 : 控制单元 ; 150、 250、 350、 450 : 转换电路 ; 212、 312、 412 : 时间设定单元 ; 2122、 4122 : 电压跟随器 ; 2124、 3124、 4124 : 电流镜 ; 2125、 3125 : 比较器 ; 2126、 3126、 4126 : SR 型闩 ; 2127、 3127 : 放电开关 ; 2128 : 及闸 ; 214、 314、 414 : 控制电路 ; 215、 315、 415 : 过流比较器 ; 216、 316、 416 : 过流设定单元 ; 2161、 4161、 3128 : 反向器 ; 218 : 最短截止时间单元 ; 311 : 反馈差分放大器 ; 3122 : 误差放大器 ; 411 : 反馈误差放大器 ; 4125 : 第一比较器 ; 4127 : 第二比较器 ; 4128 : 放电电流源 ; Coc : 过流设定电容 ; Com2 : 反馈差分放大信号 ; Com3 : 反馈误差放大信号 ; Ct : 时间设定电容 ; FB : 反馈信号 ; I、 It、 It’ 、 ITSEN : 电流 ; Ifb : 电流反馈信号 ; Iout : 输出电流 ; OCSEL : 过流设定时序信号 ; OCSET : 过流设定信号 Q: 输出端 ; Q’ : 反向输出端 ; RS1 : 第一设定电阻 ; RS2 : 第二设定电阻 ; RS3 : 第三设定电阻 ; Rt : 时间设定电阻 ; S: 设定端 ; R: 重置端 ; Ro : 电流设定单元过流设定电阻 ; SG : 控制信号 ; SET : 设定脚位 ; SW1 : 第一时序开关 ; SW2 : 第二时序开关 ; Toff、 Ton、 Tr、 TSET : 周期设定信号 ; Toffmin、 Tp : 脉冲信号 ; VDD : 电压 ; TSEL : 时间设定时序信号 ; Vfb : 电压反馈信号 ; VCC : 驱动电源 ; Vr2 : 第二电压参考信号 ; Vr1 : 第一电压参考信号 ; Vt : 电压参考信号 ; Vr3 : 第三电压参考信号 ; Vt2 : 第二参考电位 ; Vt1 : 第一参考电位。具体实施方式
     请参见图 2, 图 2 为应用本发明的转换控制器的电源转换电路的电路方块图。 电源 转换电路包含了一转换控制器 100 以及一转换电路 150。转换电路 150 将一输入电压 Vin转换成一输出电压 Vout, 以提供适当的驱动电压或驱动电流至一负载 ( 未示出 ), 其中转换 电路 150 包含一晶体管开关 SW 耦接输入电压 Vin。转换控制器 100 接收代表转换电路 150 电压或电流状态的一反馈信号 FB, 以根据反馈信号 FB 来产生一控制信号 SG 以控制晶体管 开关 SW 的导通与截止, 以提供适当且稳定的驱动电压或驱动电流。另外, 为了避免晶体管 开关 SW 流经的电流 I 过大, 转换控制器 100 同时接收代表流经晶体管开关 SW 电流 I 的大 小的一电流侦测信号 Cse 以判断电流 I 的大小。当电流 I 超过设定的一过流值时, 转换控 制器 100 立即停止晶体管开关 SW 的导通, 使确保电流 I 均维持在过流值之内。
     转换控制器 100 包含一时间设定单元 110、 一过流设定单元 120 以及一控制单元 140。时间设定单元 110 透过一设定脚位 SET 外接一设定电路 130 以设定一时间长度并对 应产生一周期设定信号 TSET。 过流设定单元也透过上述的设定脚位 SET 外接至上述的设定 电路 130 以设定一过流值并对应产生一过流设定信号 OCSET。控制单元 140 接收周期设定 信号 TSET 及反馈信号 FB, 以产生控制信号 SG 控制晶体管开关 SW 的导通与截止, 以稳定转 换电路 150 的驱动电压或驱动电流。
     时间设定单元 110 及过流设定单元 120 均透过外接的设定电路 130 来分别设定时 间长度的长短及过流值的高低。而由于时间长度及过流值彼此需可独立设定, 故本发明根 据设定电路 130 的不同电性上的特征, 例如 : 电压、 电流、 阻值等, 来分别设定时间长度及过 流值。而为了避免在量测设定电路 130 的不同电性特征时会影响彼此电性特征的量测, 可 以分时量测的方式, 使时间长度及过流值于不同的时序时进行设定。 例如 : 可如图 2 所示的 实施例般, 由控制单元 140 在不同时序分别产生一过流设定时序信号 OCSEL 及一时间设定 时序信号 TSEL 至过流设定单元 120 及时间设定单元 110, 过流设定时序信号 OCSEL 代表一 第一时序而时间设定时序信号 TSEL 代表一第二时序, 且第一时序与第二时序彼此错开。或 者, 也可以过流设定单元 120 及时间设定单元 110 彼此设定通知的方式来使两者设定的时 序上不重迭。上述的这些可能变形将由下述的实施例来说明 :
     请参见图 3, 图 3 为根据本发明的一第一实施例的电源转换电路的电路方块图。 在 本实施例中, 电源转换电路包含了一转换控制器 200、 一设定电路 230 以及一转换电路 250, 其中转换控制器 200 为一固定导通时间控制器。转换控制器 200 产生一控制信号 SG 以控 制转换电路 250 中的晶体管开关 SW, 晶体管开关 SW 耦接至输入电压 Vin, 借此控制由输入 电压 Vin 传送至输出电压 Vout 的电力大小, 使输出电压 Vout 稳定于一预定电压值。设定 电路 230 为一分压器, 包含串联的一时间设定电阻 Rt 及一过流设定电阻 Roc, 一端耦接一驱 动电源 VCC, 另一端接地, 而分压连接点耦接至转换控制器 200。
     转换控制器 200 包含一反馈比较器 211、 一时间设定单元 212、 一控制电路 214、 一 过流比较器 215、 一过流设定单元 216 以及一最短截止时间单元 218。反馈比较器 211 接收 代表输出电压 Vout 的一电压反馈信号 Vfb 以及一第一电压参考信号 Vr1。当电压反馈信 号 Vfb 低于第一电压参考信号 Vr1 时, 也就是输出电压 Vout 低于预定电压值, 反馈比较器 211 输出一反馈比较信号 Com1。时间设定单元 212 耦接设定电路 230 的分压连接点, 以根 据设定电路 230 的一电流信号来设定时间长度, 并产生代表此时间长度的一周期设定信号 Ton。在此实施例中, 时间设定单元 212 根据设定电路 230 所设定的时间长度为固定导通时 间, 故当控制电路 214 接收到周期设定信号 Ton 时会产生控制信号 SG 使晶体管开关 SW 导 通上述设定的时间长度。经过上述设定的时间长度后, 控制信号 SG 转为低准位使晶体管开关 SW 截止。最短截止时间单元 218 可以为一下缘触发电路, 在侦测到控制信号 SG 转为低 准位时产生固定脉宽的一脉冲信号 Toffmin 至时间设定单元 212, 以禁止时间设定单元 212 于接收到脉冲信号 Toffmin 的时候产生周期设定信号 Ton。如此, 可使转换电路 250 于晶 体管开关 SW 导通时储存的能量有时间可以释放而避免过快累积的储存电力超过转换电路 250 的储存上限。
     过流设定单元 216 也同时耦接设定电路 230 的分压连接点, 以根据设定电路 230 的一电压信号来设定一过流值。过流设定单元 216 也耦接至时间设定单元 212 以接收周期 设定信号 Ton, 并在时间设定单元 212 停止产生周期设定信号 Ton 时对设定电路 230 的电 压信号进行取样并产生代表此过流值的一过流设定信号 OCSET。而当时间设定单元 212 产 生周期设定信号 Ton 时, 晶体管开关 SW 导通以流过一电流 I 并基于晶体管开关 SW 的导通 电阻而产生代表流经晶体管开关 SW 电流 I 的大小的一电流侦测信号 Cse。过流比较器 215 接收过流设定信号 OCSET 及电流侦测信号 Cse, 在判断电流 I 到达上述过流值时产生一过流 保护信号 OCP 至控制电路 214, 使控制电路 214 停止产生控制信号 SG, 以确保电流 I 均维持 在过流值之内。
     接着请结合参见图 3 和图 4, 图 4 为图 3 所示第一实施例中的时间设定单元及过流 设定单元的电路示意图。过流设定单元 216 包含一第一时序开关 SW1、 一过流设定电容 Coc 以及一反向器 2161。时间设定单元 212 包含一第二时序开关 SW2、 一第一设定电阻 RS1、 一 第二设定电阻 RS2、 一电压跟随器 2122、 一电流镜 2124、 比较器 2125、 一 SR 型闩 2126、 一放 电开关 2127、 一及闸 2128 以及一时间设定电容 Ct。及闸 2128 接收反馈比较信号 Com1 及 反向之脉冲信号 Toffmin。当反馈比较信号 Com1 为高准位且脉冲信号 Toffmin 为低准位 时, 也就是输出电压 Vout 低于预定电压值且不在强制转换电路 250 释放电力的时间时, 及 闸 2128 输出高准位的时间设定时序信号 TSEL 以导通第二时序开关 SW2。此时, 驱动电源 VCC 透过设定电路 230 的时间设定电阻 Rt、 并联的过流设定电阻 Roc 及第一设定电阻 RS1 接至地, 因此, 设定电路 230 将提供一电流 It 流经第一设定电阻 RS1 以形成一跨压, 并透过 电压跟随器 2122 将此跨压建立于第二设定电阻 RS2 之上, 使第二设定电阻 RS2 流经一电流 It’ 。电流 It’ 和电流 It 比值与第二设定电阻 RS2 和第一设定电阻 RS1 成反比关系。电流 镜 2124 耦接一电压 VDD, 并将电流 It’ 镜射产生电流 ITSEN 以对时间设定电容 Ct 充电。透 过第二设定电阻 RS2 和第一设定电阻 RS1 的比值设定以及电流镜 2124, 可以将电流 It 进行 缩小或放大而成为电流 ITSEN, 使时间设定单元 212 可以设定的时间长度范围更大。
     SR 型闩 2126 在设定端 S 接收反馈比较信号 Com1, 在反馈比较信号 Com1 为高准位 时, 立即在输出端 Q 输出高准位的周期设定信号 Ton。比较器 2125 耦接时间设定电容 Ct 以 比较时间设定电容 Ct 的电压及一电压参考信号 Vt。当电流 ITSEN 对时间设定电容 Ct 充电 使时间设定电容 Ct 的电压逐渐上升至到达电压参考信号 Vt 时, 比较器 2125 产生一高准位 输出信号至 SR 型闩 2126 的重置端 R, 使周期设定信号 Ton 转为低准位 ; 同时 SR 型闩 2126 在反向输出端 Q’ 输出高准位信号以导通放电开关 2127, 使时间设定电容 Ct 所储存的电力 释放使其电压降为 0 伏特, 以等待下一个周期的运作。周期设定信号 Ton 所代表的时间长 度是由电流 ITSEN 的大小及时间设定电容 Ct 的电容值所决定, 而电流 ITSEN 的大小则由第 一设定电阻 RS1 上的跨压来决定。因此, 透过调整时间设定电阻 Rt 的阻值可以调整第一设 定电阻 RS1 上的跨压而达到调整时间长度的功能。过流设定单元 216 中的反向器 2161 接收周期设定信号 Ton, 以反向周期设定信号 Ton 为过流设定时序信号 OCSEL, 以控制第一时序开关 SW1。 因此, 第一时序开关 SW1 与第二 时序开关 SW2 的导通时间彼此错开。当周期设定信号 Ton 转为低准位时, 反向器 2161 产生 过流设定时序信号 OCSEL 以导通第一时序开关 SW1, 此时过流设定电容 Coc 对设定电路 230 的分压连接点的电位进行取样, 以产生过流设定信号 OCSET。 当周期设定信号 Ton 为高准位 时, 反向器 2161 截止第一时序开关 SW1, 使过流设定电容 Coc 维持刚才取样的过流设定信 号 OCSET 的准位, 以供过流比较器 215 进行比较。设定电路 230 的分压连接点的电位是根 据时间设定电阻 Rt 及过流设定电阻 Roc 的阻值间的比例关系来决定, 因此, 只要调整时间 设定电阻 Rt 及过流设定电阻 Roc 的阻值比例, 即可设定不同的过流设定信号 OCSET 以决定 不同的过流值。
     再来请参见图 5, 图 5 为根据本发明的一第二实施例的电源转换电路的电路方块 图。在本实施例中, 电源转换电路包含了一转换控制器 300、 一设定电路 330 以及一转换电 路 350, 其中转换控制器 300 为一固定关断时间控制器。转换控制器 300 产生控制信号 SG 以控制转换电路 350 中的晶体管开关 SW, 晶体管开关 SW 耦接至输入电压 Vin, 借此控制由 输入电压 Vin 传送至输出端的输出电流 Iout 的大小, 使输出电流 Iout 稳定于一预定电流 值。 设定电路 330 为一分压器, 包含串联的一时间设定电阻 Rt 及一过流设定电阻 Roc, 一端 耦接一驱动电源 VCC, 另一端接地, 而分压连接点耦接至转换控制器 300。
     转换控制器 300 包含一反馈差分放大器 311、 一时间设定单元 312、 一控制电路 314、 一过流比较器 315 以及一过流设定单元 316。反馈差分放大器 311 接收代表输出电 流 Iout 的一电流反馈信号 Ifb 以及一第二电压参考信号 Vr2 以输出一反馈差分放大信号 Com2。时间设定单元 312 耦接设定电路 330 的分压连接点, 以根据设定电路 330 的一电流 信号来设定时间长度。 时间设定单元 312 耦接控制电路 314, 并在控制电路 314 所产生的控 制信号 SG 为低准位时, 产生代表此时间长度的一周期设定信号 Toff。在此实施例中, 时间 设定单元 312 根据设定电路 330 所设定的时间长度为固定关断时间, 故当控制电路 314 接 收到周期设定信号 Toff 时会持续产生低准位的控制信号 SG 上述设定的时间长度, 使晶体 管开关 SW 截止上述设定的时间长度。经过上述设定的时间长度后, 控制电路 314 输出高准 位的控制信号 SG 使晶体管开关 SW 再度导通 ; 或者在上述设定的时间长度内, 控制电路 314 根据反馈差分放大信号 Com2 判断输出电流 Iout 低于一预定电流值一预定电流差时, 立即 产生高准位的控制信号 SG 使晶体管开关 SW 导通, 使输出电流 Iout 开始上升。而当控制电 路 314 根据反馈差分放大信号 Com2 判断输出电流 Iout 高于预定电流值预定电流差时, 控 制电路 314 将控制信号 SG 转为低准位。
     过流设定单元 316 也同时耦接设定电路 330 的分压连接点, 并根据设定电路 330 的一电压信号来设定一过流值。当过流设定单元 316 接收到高准位的控制信号 SG 时, 对设 定电路 330 的电压信号进行侦测并产生代表此过流值的一过流设定信号 OCSET。而当控制 电路 314 导通晶体管开关 SW 时, 晶体管开关 SW 流过一电流 I 并基于晶体管开关 SW 的导通 电阻而产生代表流经晶体管开关 SW 电流 I 的大小之一电流侦测信号 Cse。过流比较器 315 接收过流设定信号 OCSET 及电流侦测信号 Cse, 在判断电流 I 到达上述过流值时产生一过流 保护信号 OCP 至控制电路 314, 使控制信号 SG 转为低准位, 以确保电流 I 均维持在过流值之 内。接着请参见图 6, 图 6 为图 5 所示第二实施例中的时间设定单元及过流设定单元 的电路示意图。过流设定单元 316 包含一第一时序开关 SW1。时间设定单元 312 包含一第 二时序开关 SW2、 一误差放大器 3122、 一电流镜 3124、 比较器 3125、 一 SR 型闩 3126、 一放电 开关 3127、 一反向器 3128 以及一时间设定电容 Ct。当控制信号 SG 为低准位时, 将反向器 3128 反向成为高准位的时间设定时序信号 TSEL 以导通第二时序开关 SW2。 误差放大器 3122 比较设定电路 330 的分压连接点的准位及一参考电压 Vref, 并据此输出一闸极控制信号 VG 控制电流镜 3124 的金氧半晶体管的等效阻抗, 使设定电路 330 的分压连接点的准位等于参 考电压 Vref。此时, 由设定电路 330 提供的电流 It 等于 ( 驱动电源 VCC 的电压 - 参考电压 Vref)/ 时间设定电阻 Rt 的阻值。电流 It 经电流镜 3124 的调整后产生电流 ITSEN 以对时 间设定电容 Ct 充电。由上述可知, 通过调整时间设定电阻 Rt 的阻值可调整时间设定电容 Ct 充电至电压参考信号 Vt 的准位的时间。
     SR 型闩 3126 在设定端 S 接时间设定时序信号 TSEL, 在时间设定时序信号 TSEL 为 高准位时, 立即于输出端 Q 输出高准位的周期设定信号 Toff。 比较器 3125 耦接时间设定电 容 Ct 以比较时间设定电容 Ct 的电压及电压参考信号 Vt。 当电流 ITSEN 对时间设定电容 Ct 充电使时间设定电容 Ct 的电压逐渐上升至到达电压参考信号 Vt 时, 比较器 3125 产生一高 准位输出信号至 SR 型闩 3126 的重置端 R, 使周期设定信号 Toff 转为低准位 ; 同时 SR 型闩 3126 在反向输出端 Q’ 输出高准位信号以导通放电开关 3127, 使时间设定电容 Ct 所储存的 电力释放使其电压降为 0 伏特, 以等待下一个周期的运作。 过流设定单元 316 中的第一时序开关 SW1 在控制信号 SG 为高准位时导通, 此时 过流设定电容 Coc 对设定电路 330 的分压连接点的电位进行取样, 以产生过流设定信号 OCSET, 经过流设定电容 Coc 的滤波作用, 可使过流设定信号 OCSET 维持稳定的准位而不受 电路上的杂讯干扰。设定电路 330 的分压连接点的电位是根据时间设定电阻 Rt 及过流设 定电阻 Roc 的阻值间的比例关系来决定, 因此, 只要调整时间设定电阻 Rt 及过流设定电阻 Roc 的阻值比例, 即可设定不同的过流设定信号 OCSET 以决定不同的过流值。 由于第二时序 开关 SW2 根据反向的控制信号 SG 而第一时序开关 SW1 直接根据控制信号 SG 来操作, 因此 第一时序开关 SW1 与第二时序开关 SW2 的导通时间彼此错开。
     再来请参见图 7, 图 7 为根据本发明的一第三实施例的电源转换电路的电路方块 图。在本实施例中, 电源转换电路包含了一转换控制器 400、 一设定电路 430 以及一转换电 路 450, 其中转换控制器 400 为一固定频率控制器。转换控制器 400 产生控制信号 SG 以控 制转换电路 450 中的晶体管开关 SW, 晶体管开关 SW 耦接至输入电压 Vin, 借此控制由输入 电压 Vin 传送至输出电压 Vout 的电力大小, 使输出电压 Vout 稳定于一预定电压值。设定 电路 430 为一分压器, 包含串联的一时间设定电阻 Rt 及一过流设定电阻 Roc, 一端耦接一驱 动电源 VCC, 另一端接地, 而分压连接点耦接至转换控制器 400。
     转换控制器 400 包含一反馈误差放大器 411、 一时间设定单元 412、 一控制电路 414、 一过流比较器 415 以及一过流设定单元 416。反馈误差放大器 411 接收代表输出电压 Vout 的电压反馈信号 Vfb 以及一第三电压参考信号 Vr3 以产生一反馈误差放大信号 Com3。 时间设定单元 412 耦接设定电路 430 的分压连接点, 以根据设定电路 430 的一电压信号来 调整时间周期的长度, 并产生代表此时间长度的一周期设定信号 Tr 以及对应的一脉冲信 号 Tp, 其中周期设定信号 Tr 为一斜波信号。在此实施例中, 时间设定单元 412 根据设定电
     路 430 所设定的时间长度为固定的操作周期时间, 也就是周期设定信号 Tr 及脉冲信号 Tp 为一固定频率的信号。控制电路 414 根据周期设定信号 Tr 及反馈误差放大信号 Com3 调整 控制信号 SG 的工作周期, 使输出电压稳定于预定电压值。
     过流设定单元 416 也同时耦接设定电路 430 的分压连接点, 以根据设定电路 430 的一电流信号来设定一过流值。过流设定单元 416 也耦接至时间设定单元 412 以接收脉冲 信号 Tp, 当脉冲信号 Tp 为低准位时对设定电路 430 的电流信号进行取样并产生代表此过 流值的一过流设定信号 OCSET。控制电路 414 导通晶体管开关 SW 以流过一电流 I, 一电流 侦测信号 Cse 基于代表流经晶体管开关 SW 电流 I 的大小及晶体管开关 SW 的导通电阻而产 生。过流比较器 415 接收过流设定信号 OCSET 及电流侦测信号 Cse, 在判断电流 I 到达上述 过流值时产生一过流保护信号 OCP 至控制电路 414, 使控制电路 414 停止产生控制信号 SG, 以确保电流 I 均维持在过流值之内。
     接着请参见图 8, 图 8 为图 7 所示第三实施例中的时间设定单元及过流设定单元的 电路示意图。 过流设定单元 416 包含一第一时序开关 SW1、 一电流设定单元过流设定电阻 Ro 以及一反向器 4161。时间设定单元 412 包含一第二时序开关 SW2、 一第三设定电阻 RS3、 一 电压跟随器 4122、 一电流镜 4124、 一第一比较器 4125、 一 SR 型闩 4126、 一第二比较器 4127、 一放电电流源 4128 以及一时间设定电容 Ct。 当时间设定电容 Ct 的电压下降至低于一第一 参考电位 Vt1 时, 第一比较器 4125 产生高准位输出至 SR 型闩 4126 的设定端 S, 使 SR 型闩 4126 在输出端 Q 输出高准位的脉冲信号 Tp, 使第二时序开关 SW2 导通。此时, 电压跟随器 4122 根据设定电路 430 的分压连接点的电位, 控制第三设定电阻 RS3 上的跨压, 使第三设定 电阻 RS3 的跨压等于设定电路 430 的分压连接点的电位, 此时流经第三设定电阻 RS3 的电 流 It 经电流镜 4124 镜射而产生电流 ITSEN 以对时间设定电容 Ct 充电。透过调整设定电 路 430 的时间设定电阻 Rt 及过流设定电阻 Roc 的阻值比例, 即可设定不同的电流 ITSEN 对 时间设定电容 Ct 充电, 进而达到调整转换控制器 400 的工作频率的功能。
     当时间设定电容 Ct 的电压上升至一第二参考电位 Vt2 时, 第二比较器 4127 产生 高准位输出至 SR 型闩 4126 的重置端 R, 使 SR 型闩 4126 在输出端 Q 输出低准位的脉冲信号 Tp, 此时反向输出端 Q’ 输出高准位信号使放电电流源 4128 启动, 以对时间设定电容 Ct 进 行放电至低于一第一参考电位 Vt1 为止。另外, 时间设定电容 Ct 的电压会随充电与放电而 产生斜波信号的周期设定信号 Tr, 以作为控制电路 414 产生控制信号 SG 的参考。
     过流设定单元 416 中的反向器 4161 接收脉冲信号 Tp, 反向脉冲信号 Tp 后输出为 过流设定时序信号 OCSEL, 以控制第一时序开关 SW1。因此, 第一时序开关 SW1 与第二时序 开关 SW2 的导通时间彼此错开。
     当脉冲信号 Tp 转为低准位时, 反向器 4161 产生过流设定时序信号 OCSEL 以导通 第一时序开关 SW1, 此时设定电路 430 提供一电流流过电流设定单元过流设定电阻 Ro 而产 生一过流设定信号 OCSET。由于此时设定电路 430 的分压连结点的电压是由时间设定电阻 Rt 与并联的电流设定单元过流设定电阻 Ro 及过流设定电阻 Roc 的阻值比例来决定, 因此通 过改变时间设定电阻 Rt 及过流设定电阻 Roc 的阻值可以改变过流设定信号 OCSET 的准位 高低。
     根据这些实施例可知, 本发明可透过同一脚位以不同时序及 / 或电压 / 电流来分 别设定过流保护值及时间周期, 可以减少控制器的脚位数量而达到节省成本的优点。而且时间周期的设定不仅可以应用于固定导通时间的设定, 也可应用于固定关断时间的设定或 固定频率的设定。
     如上所述, 本发明完全符合专利三要件 : 新颖性、 进步性和产业上的利用性。本发 明在上文中已以较佳实施例揭示, 但本领域的技术人员应理解的是, 该实施例仅用于描绘 本发明, 而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是, 凡与该实施例等效的变化与置换, 均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此, 本发明的保护范围当以权利要求所界定的范围为 准。

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1、(10)申请公布号 CN 102403900 A (43)申请公布日 2012.04.04 C N 1 0 2 4 0 3 9 0 0 A *CN102403900A* (21)申请号 201010285927.6 (22)申请日 2010.09.14 H02M 3/158(2006.01) (71)申请人登丰微电子股份有限公司 地址中国台湾台北县汐止市工建路366号6 楼 (72)发明人陈继明 简焕文 (74)专利代理机构北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人刘芳 (54) 发明名称 转换控制器 (57) 摘要 本发明提供了一种转换控制器。本发明的转 换控制器透过同一脚位以不。

2、同时序及/或电压/ 电流来分别设定过流保护值及时间周期,可以减 少控制器的脚位数量而达到节省成本的优点。而 且时间周期的设定不仅可以应用于固定导通时间 的设定,也可应用于固定关断时间的设定或固定 频率的设定。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 7 页 CN 102403904 A 1/2页 2 1.一种转换控制器,用以控制一转换电路将一输入电压转换成一输出电压,其中该转 换电路包含一晶体管开关耦接该输入电压,其特征在于,该转换控制器包含: 一过流设定单元,透过一设定脚位耦接至一设定电路,并根据该设定电路。

3、的一电压值 以产生代表一过流值的一过流设定信号; 一时间设定单元,透过该设定脚位耦接至该设定电路,并根据该设定电路的一电流值 以产生代表一时间长度的一周期设定信号;以及 一控制单元,接收该周期设定信号及该过流设定信号,并接收代表该转换电路状态的 一反馈信号,以根据该反馈信号及该周期设定信号控制该晶体管开关,以及透过接收代表 流经该晶体管开关的电流大小的一电流侦测信号,以根据该电流侦测信号及该过流设定信 号决定是否截止该晶体管开关,使该晶体管开关的电流维持在该过流值之内。 2.根据权利要求1所述的转换控制器,其特征在于,其中该电流侦测信号是根据该晶 体管开关的导通电阻而产生。 3.根据权利要求2。

4、所述的转换控制器,其特征在于,其中该转换控制器为一固定导通 时间控制器或一固定关断时间控制器,根据该周期设定信号决定固定导通时间周期或定固 定关断时间周期。 4.根据权利要求3所述的转换控制器,其特征在于,其中该设定电路包含一分压器,该 分压器的分压连接点耦接该设定脚位。 5.根据权利要求4所述的转换控制器,其特征在于,其中该过流设定单元包含一第一 时序开关,该控制单元于一第一时序时导通该第一时序开关,使该过流设定单元接收来自 该分压连接点的电压。 6.根据权利要求5所述的转换控制器,其特征在于,其中该过流设定单元包含一取样 保持电路,在该第一时序时对该电压值进行取样。 7.根据权利要求6所述。

5、的转换控制器,其特征在于,其中该时间设定单元包含一第二 时序开关,该控制单元在一第二时序时导通该第二时序开关,使该时间设定单元接收来自 该分压器的电流,其中该第一时序与该第二时序彼此错开。 8.根据权利要求2所述的转换控制器,其特征在于,其中该转换控制器为一固定频率 控制器,根据该周期设定信号决定工作频率。 9.一种转换控制器,用以控制一转换电路将一输入电压转换成一输出电压,其中该转 换电路包含一晶体管开关耦接该输入电压,其特征在于,该转换控制器包含: 一过流设定单元,透过一设定脚位耦接至一设定电路,并于一第一时序时接收该设定 电路的一第一信号以产生代表一过流值的一过流设定信号; 一时间设定单。

6、元,透过该设定脚位耦接至该设定电路,并于一第二时序时接收该设定 电路的一第二信号以产生代表一时间长度的一周期设定信号;以及 一控制单元,接收该周期设定信号及该过流设定信号,并接收代表该转换电路状态的 一反馈信号,以根据该反馈信号及该周期设定信号控制该晶体管开关,以及透过接收代表 流经该晶体管开关的电流大小的一电流侦测信号,以根据该电流侦测信号及该过流设定信 号决定是否截止该晶体管开关,使该晶体管开关的电流维持在该过流值之内; 其中该第一时序与该第二时序彼此错开。 10.根据权利要求9所述的转换控制器,其特征在于,其中该电流侦测信号是根据该晶 权 利 要 求 书CN 102403900 A CN。

7、 102403904 A 2/2页 3 体管开关的导通电阻而产生。 11.根据权利要求10所述的转换控制器,其特征在于,其中该过流设定单元包含一取 样保持电路,在该第一时序时对该第一信号的准位进行取样。 12.根据权利要求11所述的转换控制器,其特征在于,其中该过流设定单元包含一过 流设定电容及一第一时序开关,在该第一时序时,该第一时序开关导通使该过流设定电容 对该第一信号的准位进行取样。 13.根据权利要求10所述的转换控制器,其特征在于,其中该转换控制器为一固定导 通时间控制器或一固定关断时间控制器,根据该周期设定信号决定固定导通时间周期或定 固定关断时间周期。 14.根据权利要求10所述。

8、的转换控制器,其特征在于,其中该设定电路包含一分压器, 该分压器的分压连接点耦接该设定脚位。 15.根据权利要求10所述的转换控制器,其中该转换控制器为一固定频率控制器,根 据该周期设定信号决定工作频率。 权 利 要 求 书CN 102403900 A CN 102403904 A 1/9页 4 转换控制器 技术领域 0001 本发明涉及一种转换控制器,尤其涉及一种可透过同一脚位设定过流值及时间周 期的转换控制器。 背景技术 0002 请参见图1,图1为现有技术的直流转直流降压转换电路的电路示意图。直流转直 流降压转换电路包含一控制器10、一晶体管开关NM、一二极管D、一电感L、一输出电容Co。

9、 以及一输出电压侦测器VD,用以将一输入电压Vin转换成稳定的一输出电压Vout。输出电 压侦测器VD侦测输出电压Vout以产生一电压反馈信号Vfb。控制器10为一固定导通时间 控制器,根据电压反馈信号Vfb决定导通或截止晶体管开关NM。输出电压Vout低于一预定 电压时,控制器10导通晶体管开关NM一固定导通时间,使输入电压Vin的电力透过晶体管 开关NM传至电感L及输出电容Co储存。经过固定导通时间后,晶体管开关NM截止,电感 L透过二极管D续流,以释放电感L的储能至输出电容Co。为避免流经晶体管开关NM的电 流过大,而损害晶体管开关NM或电感L,控制器10同时接收代表流经晶体管开关NM的。

10、电流 大小的一电流侦测信号Cse(电流流经晶体管开关NM的导通电阻而产生),并在判断流经晶 体管开关NM的电流大于一过流保护值时,截止晶体管开关NM。 0003 控制器10包含一反馈比较器11、一导通时间设定器12、一驱动逻辑判断电路14、 一过流比较器15以及一过流设定器16。导通时间设定器12透过控制器10的一脚位外接 一导通时间设定电阻Rton以设定导通时间长度,而过流设定器16透过另一脚位外接一过 流设定电阻Rocs用以设定一过流保护参考信号OCREF。当电压反馈信号Vfb低于一参考电 压信号Vre,代表输出电压Vout低于预定电压,反馈比较器11输出一反馈比较信号Com至 导通时间设。

11、定器12,使导通时间设定器12产生一固定脉冲宽度(即根据导通时间设定电阻 Rton所设定导通时间长度)的导通时间信号Ton。驱动逻辑判断电路14在接收导通时间 信号Ton时,导通晶体管开关NM,使输入电压Vin的电力传送至输出电容Co储存以提升输 出电压Vout。当电流侦测信号Cse低于过流保护参考信号OCREF时,也就是流经晶体管开 关NM的电流超过过流保护值使晶体管开关NM上的跨压过高,过流比较器15输出一过流保 护信号OCP至驱动逻辑判断电路14,使驱动逻辑判断电路14立即截止晶体管开关NM,以避 免电流过高。驱动逻辑判断电路14在下一次输出电压Vout低于预定电压时再度导通晶体 管开关。

12、NM。 0004 控制器10透过不同的脚位设定过流保护值及导通时间长度以配合不同的应用环 境,但会使控制器10的脚位数量增加,从而造成制程成本的增加。 发明内容 0005 鉴于现有技术中的以两个不同的脚位来分别设定过流保护值及导通时间长度增 加了控制器的成本,本发明透过同一脚位以不同时序及/或电压/电流来分别设定过流保 护值及时间周期,可以减少控制器的脚位数量而达到节省成本的优点。而且时间周期的设 说 明 书CN 102403900 A CN 102403904 A 2/9页 5 定不仅可以应用于固定导通时间的设定,也可应用于固定关断时间的设定或固定频率的设 定。 0006 为达上述目地,本发。

13、明提供了一种转换控制器,用以控制一转换电路将一输入电 压转换成一输出电压,其中转换电路包含一晶体管开关耦接输入电压。转换控制器包含一 过流设定单元、一时间设定单元以及一控制单元。过流设定单元透过一设定脚位耦接至设 定电路,并根据设定电路的一电压值以产生代表一过流值的一过流设定信号。时间设定单 元透过设定脚位耦接至一设定电路,并根据设定电路的一电流值以产生代表一时间长度的 一周期设定信号。控制单元接收周期设定信号及过流设定信号,并接收代表转换电路状态 的一反馈信号,以根据反馈信号及周期设定信号控制晶体管开关,以及透过接收代表流经 晶体管开关的电流大小的一电流侦测信号,以根据电流侦测信号及过流设定。

14、信号决定是否 截止晶体管开关,使晶体管开关的电流维持在过流值之内。 0007 本发明还提供了另一种转换控制器,用以控制一转换电路将一输入电压转换成一 输出电压,其中转换电路包含一晶体管开关耦接输入电压。转换控制器包含一过流设定单 元、一时间设定单元以及一控制单元。过流设定单元透过一设定脚位耦接至设定电路,并在 一第一时序时接收设定电路的一第一信号以产生代表一过流值的一过流设定信号。时间设 定单元透过设定脚位耦接至一设定电路,并在一第二时序时接收设定电路的一第二信号以 产生代表一时间长度的一周期设定信号。控制单元接收周期设定信号及过流设定信号,并 接收代表转换电路状态的一反馈信号,以根据反馈信号。

15、及周期设定信号控制晶体管开关, 以及透过接收代表流经晶体管开关的电流大小的一电流侦测信号,以根据电流侦测信号及 过流设定信号决定是否截止晶体管开关,使晶体管开关的电流维持在过流值之内。其中,第 一时序与第二时序彼此错开。 0008 以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质,是为了进一步说明本发明的权利 要求。而有关本发明的其他目的与优点,将在后续的说明与附图中加以阐述。 附图说明 0009 图1为现有技术的直流转直流降压转换电路的电路示意图。 0010 图2为应用本发明的转换控制器的电源转换电路的电路方块图。 0011 图3为根据本发明的一第一实施例的电源转换电路的电路方块图。 0012 图4。

16、为图3所示第一实施例中的时间设定单元及过流设定单元的电路示意图。 0013 图5为根据本发明的一第二实施例的电源转换电路的电路方块图。 0014 图6为图5所示第二实施例中的时间设定单元及过流设定单元的电路示意图。 0015 图7为根据本发明的一第三实施例的电源转换电路的电路方块图。 0016 图8为图7所示第三实施例中的时间设定单元及过流设定单元的电路示意图。 0017 附图标记: 0018 10:控制器; 11、211:反馈比较器; 0019 12:导通时间设定器; 14:驱动逻辑判断电路; 0020 15:过流比较器; 16:过流设定器; 0021 NM、SW:晶体管开关; D:二极管;。

17、 0022 L:电感; Co:输出电容; 说 明 书CN 102403900 A CN 102403904 A 3/9页 6 0023 VD:输出电压侦测器; Vin:输入电压; 0024 Vout:输出电压; Vfb:电压反馈信号; 0025 Cse:电流侦测信号; Rton:导通时间设定电阻; 0026 Rocs、Roc:过流设定电阻; OCREF:过流保护参考信号; 0027 Vre:参考电压信号; OCP:过流保护信号; 0028 Com、Com1:反馈比较信号; 100、200、300、400:转换控制器; 0029 110:时间设定单元; 120:过流设定单元; 0030 130、。

18、230、330、430:设定电路; 140:控制单元; 0031 150、250、350、450:转换电路; 212、312、412:时间设定单元; 0032 2122、4122:电压跟随器; 2124、3124、4124:电流镜; 0033 2125、3125:比较器; 2126、3126、4126:SR型闩; 0034 2127、3127:放电开关; 2128:及闸; 0035 214、314、414:控制电路; 215、315、415:过流比较器; 0036 216、316、416:过流设定单元; 2161、4161、3128:反向器; 0037 218:最短截止时间单元; 311:反馈。

19、差分放大器; 0038 3122:误差放大器; 411:反馈误差放大器; 0039 4125:第一比较器; 4127:第二比较器; 0040 4128:放电电流源; Coc:过流设定电容; 0041 Com2:反馈差分放大信号; Com3:反馈误差放大信号; 0042 Ct:时间设定电容; FB:反馈信号; 0043 I、It、It、ITSEN:电流; Ifb:电流反馈信号; 0044 Iout:输出电流; OCSEL:过流设定时序信号; 0045 OCSET:过流设定信号 Q:输出端; 0046 Q:反向输出端; RS1:第一设定电阻; 0047 RS2:第二设定电阻; RS3:第三设定电阻。

20、; 0048 Rt:时间设定电阻; S:设定端; 0049 R:重置端; Ro:电流设定单元过流设定电阻; 0050 SG:控制信号; SET:设定脚位; 0051 SW1:第一时序开关; SW2:第二时序开关; 0052 Toff、Ton、Tr、TSET:周期设定信号;Toffmin、Tp:脉冲信号; 0053 VDD:电压; TSEL:时间设定时序信号; 0054 Vfb:电压反馈信号; VCC:驱动电源; 0055 Vr2:第二电压参考信号; Vr1:第一电压参考信号; 0056 Vt:电压参考信号; Vr3:第三电压参考信号; 0057 Vt2:第二参考电位; Vt1:第一参考电位。 。

21、具体实施方式 0058 请参见图2,图2为应用本发明的转换控制器的电源转换电路的电路方块图。电源 转换电路包含了一转换控制器100以及一转换电路150。转换电路150将一输入电压Vin 说 明 书CN 102403900 A CN 102403904 A 4/9页 7 转换成一输出电压Vout,以提供适当的驱动电压或驱动电流至一负载(未示出),其中转换 电路150包含一晶体管开关SW耦接输入电压Vin。转换控制器100接收代表转换电路150 电压或电流状态的一反馈信号FB,以根据反馈信号FB来产生一控制信号SG以控制晶体管 开关SW的导通与截止,以提供适当且稳定的驱动电压或驱动电流。另外,为了。

22、避免晶体管 开关SW流经的电流I过大,转换控制器100同时接收代表流经晶体管开关SW电流I的大 小的一电流侦测信号Cse以判断电流I的大小。当电流I超过设定的一过流值时,转换控 制器100立即停止晶体管开关SW的导通,使确保电流I均维持在过流值之内。 0059 转换控制器100包含一时间设定单元110、一过流设定单元120以及一控制单元 140。时间设定单元110透过一设定脚位SET外接一设定电路130以设定一时间长度并对 应产生一周期设定信号TSET。过流设定单元也透过上述的设定脚位SET外接至上述的设定 电路130以设定一过流值并对应产生一过流设定信号OCSET。控制单元140接收周期设定。

23、 信号TSET及反馈信号FB,以产生控制信号SG控制晶体管开关SW的导通与截止,以稳定转 换电路150的驱动电压或驱动电流。 0060 时间设定单元110及过流设定单元120均透过外接的设定电路130来分别设定时 间长度的长短及过流值的高低。而由于时间长度及过流值彼此需可独立设定,故本发明根 据设定电路130的不同电性上的特征,例如:电压、电流、阻值等,来分别设定时间长度及过 流值。而为了避免在量测设定电路130的不同电性特征时会影响彼此电性特征的量测,可 以分时量测的方式,使时间长度及过流值于不同的时序时进行设定。例如:可如图2所示的 实施例般,由控制单元140在不同时序分别产生一过流设定时。

24、序信号OCSEL及一时间设定 时序信号TSEL至过流设定单元120及时间设定单元110,过流设定时序信号OCSEL代表一 第一时序而时间设定时序信号TSEL代表一第二时序,且第一时序与第二时序彼此错开。或 者,也可以过流设定单元120及时间设定单元110彼此设定通知的方式来使两者设定的时 序上不重迭。上述的这些可能变形将由下述的实施例来说明: 0061 请参见图3,图3为根据本发明的一第一实施例的电源转换电路的电路方块图。在 本实施例中,电源转换电路包含了一转换控制器200、一设定电路230以及一转换电路250, 其中转换控制器200为一固定导通时间控制器。转换控制器200产生一控制信号SG以。

25、控 制转换电路250中的晶体管开关SW,晶体管开关SW耦接至输入电压Vin,借此控制由输入 电压Vin传送至输出电压Vout的电力大小,使输出电压Vout稳定于一预定电压值。设定 电路230为一分压器,包含串联的一时间设定电阻Rt及一过流设定电阻Roc,一端耦接一驱 动电源VCC,另一端接地,而分压连接点耦接至转换控制器200。 0062 转换控制器200包含一反馈比较器211、一时间设定单元212、一控制电路214、一 过流比较器215、一过流设定单元216以及一最短截止时间单元218。反馈比较器211接收 代表输出电压Vout的一电压反馈信号Vfb以及一第一电压参考信号Vr1。当电压反馈信。

26、 号Vfb低于第一电压参考信号Vr1时,也就是输出电压Vout低于预定电压值,反馈比较器 211输出一反馈比较信号Com1。时间设定单元212耦接设定电路230的分压连接点,以根 据设定电路230的一电流信号来设定时间长度,并产生代表此时间长度的一周期设定信号 Ton。在此实施例中,时间设定单元212根据设定电路230所设定的时间长度为固定导通时 间,故当控制电路214接收到周期设定信号Ton时会产生控制信号SG使晶体管开关SW导 通上述设定的时间长度。经过上述设定的时间长度后,控制信号SG转为低准位使晶体管开 说 明 书CN 102403900 A CN 102403904 A 5/9页 8。

27、 关SW截止。最短截止时间单元218可以为一下缘触发电路,在侦测到控制信号SG转为低 准位时产生固定脉宽的一脉冲信号Toffmin至时间设定单元212,以禁止时间设定单元212 于接收到脉冲信号Toffmin的时候产生周期设定信号Ton。如此,可使转换电路250于晶 体管开关SW导通时储存的能量有时间可以释放而避免过快累积的储存电力超过转换电路 250的储存上限。 0063 过流设定单元216也同时耦接设定电路230的分压连接点,以根据设定电路230 的一电压信号来设定一过流值。过流设定单元216也耦接至时间设定单元212以接收周期 设定信号Ton,并在时间设定单元212停止产生周期设定信号T。

28、on时对设定电路230的电 压信号进行取样并产生代表此过流值的一过流设定信号OCSET。而当时间设定单元212产 生周期设定信号Ton时,晶体管开关SW导通以流过一电流I并基于晶体管开关SW的导通 电阻而产生代表流经晶体管开关SW电流I的大小的一电流侦测信号Cse。过流比较器215 接收过流设定信号OCSET及电流侦测信号Cse,在判断电流I到达上述过流值时产生一过流 保护信号OCP至控制电路214,使控制电路214停止产生控制信号SG,以确保电流I均维持 在过流值之内。 0064 接着请结合参见图3和图4,图4为图3所示第一实施例中的时间设定单元及过流 设定单元的电路示意图。过流设定单元21。

29、6包含一第一时序开关SW1、一过流设定电容Coc 以及一反向器2161。时间设定单元212包含一第二时序开关SW2、一第一设定电阻RS1、一 第二设定电阻RS2、一电压跟随器2122、一电流镜2124、比较器2125、一SR型闩2126、一放 电开关2127、一及闸2128以及一时间设定电容Ct。及闸2128接收反馈比较信号Com1及 反向之脉冲信号Toffmin。当反馈比较信号Com1为高准位且脉冲信号Toffmin为低准位 时,也就是输出电压Vout低于预定电压值且不在强制转换电路250释放电力的时间时,及 闸2128输出高准位的时间设定时序信号TSEL以导通第二时序开关SW2。此时,驱动。

30、电源 VCC透过设定电路230的时间设定电阻Rt、并联的过流设定电阻Roc及第一设定电阻RS1 接至地,因此,设定电路230将提供一电流It流经第一设定电阻RS1以形成一跨压,并透过 电压跟随器2122将此跨压建立于第二设定电阻RS2之上,使第二设定电阻RS2流经一电流 It。电流It和电流It比值与第二设定电阻RS2和第一设定电阻RS1成反比关系。电流 镜2124耦接一电压VDD,并将电流It镜射产生电流ITSEN以对时间设定电容Ct充电。透 过第二设定电阻RS2和第一设定电阻RS1的比值设定以及电流镜2124,可以将电流It进行 缩小或放大而成为电流ITSEN,使时间设定单元212可以设定。

31、的时间长度范围更大。 0065 SR型闩2126在设定端S接收反馈比较信号Com1,在反馈比较信号Com1为高准位 时,立即在输出端Q输出高准位的周期设定信号Ton。比较器2125耦接时间设定电容Ct以 比较时间设定电容Ct的电压及一电压参考信号Vt。当电流ITSEN对时间设定电容Ct充电 使时间设定电容Ct的电压逐渐上升至到达电压参考信号Vt时,比较器2125产生一高准位 输出信号至SR型闩2126的重置端R,使周期设定信号Ton转为低准位;同时SR型闩2126 在反向输出端Q输出高准位信号以导通放电开关2127,使时间设定电容Ct所储存的电力 释放使其电压降为0伏特,以等待下一个周期的运作。

32、。周期设定信号Ton所代表的时间长 度是由电流ITSEN的大小及时间设定电容Ct的电容值所决定,而电流ITSEN的大小则由第 一设定电阻RS1上的跨压来决定。因此,透过调整时间设定电阻Rt的阻值可以调整第一设 定电阻RS1上的跨压而达到调整时间长度的功能。 说 明 书CN 102403900 A CN 102403904 A 6/9页 9 0066 过流设定单元216中的反向器2161接收周期设定信号Ton,以反向周期设定信号 Ton为过流设定时序信号OCSEL,以控制第一时序开关SW1。因此,第一时序开关SW1与第二 时序开关SW2的导通时间彼此错开。当周期设定信号Ton转为低准位时,反向器。

33、2161产生 过流设定时序信号OCSEL以导通第一时序开关SW1,此时过流设定电容Coc对设定电路230 的分压连接点的电位进行取样,以产生过流设定信号OCSET。当周期设定信号Ton为高准位 时,反向器2161截止第一时序开关SW1,使过流设定电容Coc维持刚才取样的过流设定信 号OCSET的准位,以供过流比较器215进行比较。设定电路230的分压连接点的电位是根 据时间设定电阻Rt及过流设定电阻Roc的阻值间的比例关系来决定,因此,只要调整时间 设定电阻Rt及过流设定电阻Roc的阻值比例,即可设定不同的过流设定信号OCSET以决定 不同的过流值。 0067 再来请参见图5,图5为根据本发明。

34、的一第二实施例的电源转换电路的电路方块 图。在本实施例中,电源转换电路包含了一转换控制器300、一设定电路330以及一转换电 路350,其中转换控制器300为一固定关断时间控制器。转换控制器300产生控制信号SG 以控制转换电路350中的晶体管开关SW,晶体管开关SW耦接至输入电压Vin,借此控制由 输入电压Vin传送至输出端的输出电流Iout的大小,使输出电流Iout稳定于一预定电流 值。设定电路330为一分压器,包含串联的一时间设定电阻Rt及一过流设定电阻Roc,一端 耦接一驱动电源VCC,另一端接地,而分压连接点耦接至转换控制器300。 0068 转换控制器300包含一反馈差分放大器31。

35、1、一时间设定单元312、一控制电路 314、一过流比较器315以及一过流设定单元316。反馈差分放大器311接收代表输出电 流Iout的一电流反馈信号Ifb以及一第二电压参考信号Vr2以输出一反馈差分放大信号 Com2。时间设定单元312耦接设定电路330的分压连接点,以根据设定电路330的一电流 信号来设定时间长度。时间设定单元312耦接控制电路314,并在控制电路314所产生的控 制信号SG为低准位时,产生代表此时间长度的一周期设定信号Toff。在此实施例中,时间 设定单元312根据设定电路330所设定的时间长度为固定关断时间,故当控制电路314接 收到周期设定信号Toff时会持续产生低。

36、准位的控制信号SG上述设定的时间长度,使晶体 管开关SW截止上述设定的时间长度。经过上述设定的时间长度后,控制电路314输出高准 位的控制信号SG使晶体管开关SW再度导通;或者在上述设定的时间长度内,控制电路314 根据反馈差分放大信号Com2判断输出电流Iout低于一预定电流值一预定电流差时,立即 产生高准位的控制信号SG使晶体管开关SW导通,使输出电流Iout开始上升。而当控制电 路314根据反馈差分放大信号Com2判断输出电流Iout高于预定电流值预定电流差时,控 制电路314将控制信号SG转为低准位。 0069 过流设定单元316也同时耦接设定电路330的分压连接点,并根据设定电路33。

37、0 的一电压信号来设定一过流值。当过流设定单元316接收到高准位的控制信号SG时,对设 定电路330的电压信号进行侦测并产生代表此过流值的一过流设定信号OCSET。而当控制 电路314导通晶体管开关SW时,晶体管开关SW流过一电流I并基于晶体管开关SW的导通 电阻而产生代表流经晶体管开关SW电流I的大小之一电流侦测信号Cse。过流比较器315 接收过流设定信号OCSET及电流侦测信号Cse,在判断电流I到达上述过流值时产生一过流 保护信号OCP至控制电路314,使控制信号SG转为低准位,以确保电流I均维持在过流值之 内。 说 明 书CN 102403900 A CN 102403904 A 7。

38、/9页 10 0070 接着请参见图6,图6为图5所示第二实施例中的时间设定单元及过流设定单元 的电路示意图。过流设定单元316包含一第一时序开关SW1。时间设定单元312包含一第 二时序开关SW2、一误差放大器3122、一电流镜3124、比较器3125、一SR型闩3126、一放电 开关3127、一反向器3128以及一时间设定电容Ct。当控制信号SG为低准位时,将反向器 3128反向成为高准位的时间设定时序信号TSEL以导通第二时序开关SW2。误差放大器3122 比较设定电路330的分压连接点的准位及一参考电压Vref,并据此输出一闸极控制信号VG 控制电流镜3124的金氧半晶体管的等效阻抗,。

39、使设定电路330的分压连接点的准位等于参 考电压Vref。此时,由设定电路330提供的电流It等于(驱动电源VCC的电压-参考电压 Vref)/时间设定电阻Rt的阻值。电流It经电流镜3124的调整后产生电流ITSEN以对时 间设定电容Ct充电。由上述可知,通过调整时间设定电阻Rt的阻值可调整时间设定电容 Ct充电至电压参考信号Vt的准位的时间。 0071 SR型闩3126在设定端S接时间设定时序信号TSEL,在时间设定时序信号TSEL为 高准位时,立即于输出端Q输出高准位的周期设定信号Toff。比较器3125耦接时间设定电 容Ct以比较时间设定电容Ct的电压及电压参考信号Vt。当电流ITSE。

40、N对时间设定电容Ct 充电使时间设定电容Ct的电压逐渐上升至到达电压参考信号Vt时,比较器3125产生一高 准位输出信号至SR型闩3126的重置端R,使周期设定信号Toff转为低准位;同时SR型闩 3126在反向输出端Q输出高准位信号以导通放电开关3127,使时间设定电容Ct所储存的 电力释放使其电压降为0伏特,以等待下一个周期的运作。 0072 过流设定单元316中的第一时序开关SW1在控制信号SG为高准位时导通,此时 过流设定电容Coc对设定电路330的分压连接点的电位进行取样,以产生过流设定信号 OCSET,经过流设定电容Coc的滤波作用,可使过流设定信号OCSET维持稳定的准位而不受 。

41、电路上的杂讯干扰。设定电路330的分压连接点的电位是根据时间设定电阻Rt及过流设 定电阻Roc的阻值间的比例关系来决定,因此,只要调整时间设定电阻Rt及过流设定电阻 Roc的阻值比例,即可设定不同的过流设定信号OCSET以决定不同的过流值。由于第二时序 开关SW2根据反向的控制信号SG而第一时序开关SW1直接根据控制信号SG来操作,因此 第一时序开关SW1与第二时序开关SW2的导通时间彼此错开。 0073 再来请参见图7,图7为根据本发明的一第三实施例的电源转换电路的电路方块 图。在本实施例中,电源转换电路包含了一转换控制器400、一设定电路430以及一转换电 路450,其中转换控制器400为。

42、一固定频率控制器。转换控制器400产生控制信号SG以控 制转换电路450中的晶体管开关SW,晶体管开关SW耦接至输入电压Vin,借此控制由输入 电压Vin传送至输出电压Vout的电力大小,使输出电压Vout稳定于一预定电压值。设定 电路430为一分压器,包含串联的一时间设定电阻Rt及一过流设定电阻Roc,一端耦接一驱 动电源VCC,另一端接地,而分压连接点耦接至转换控制器400。 0074 转换控制器400包含一反馈误差放大器411、一时间设定单元412、一控制电路 414、一过流比较器415以及一过流设定单元416。反馈误差放大器411接收代表输出电压 Vout的电压反馈信号Vfb以及一第三。

43、电压参考信号Vr3以产生一反馈误差放大信号Com3。 时间设定单元412耦接设定电路430的分压连接点,以根据设定电路430的一电压信号来 调整时间周期的长度,并产生代表此时间长度的一周期设定信号Tr以及对应的一脉冲信 号Tp,其中周期设定信号Tr为一斜波信号。在此实施例中,时间设定单元412根据设定电 说 明 书CN 102403900 A CN 102403904 A 8/9页 11 路430所设定的时间长度为固定的操作周期时间,也就是周期设定信号Tr及脉冲信号Tp 为一固定频率的信号。控制电路414根据周期设定信号Tr及反馈误差放大信号Com3调整 控制信号SG的工作周期,使输出电压稳定。

44、于预定电压值。 0075 过流设定单元416也同时耦接设定电路430的分压连接点,以根据设定电路430 的一电流信号来设定一过流值。过流设定单元416也耦接至时间设定单元412以接收脉冲 信号Tp,当脉冲信号Tp为低准位时对设定电路430的电流信号进行取样并产生代表此过 流值的一过流设定信号OCSET。控制电路414导通晶体管开关SW以流过一电流I,一电流 侦测信号Cse基于代表流经晶体管开关SW电流I的大小及晶体管开关SW的导通电阻而产 生。过流比较器415接收过流设定信号OCSET及电流侦测信号Cse,在判断电流I到达上述 过流值时产生一过流保护信号OCP至控制电路414,使控制电路414。

45、停止产生控制信号SG, 以确保电流I均维持在过流值之内。 0076 接着请参见图8,图8为图7所示第三实施例中的时间设定单元及过流设定单元的 电路示意图。过流设定单元416包含一第一时序开关SW1、一电流设定单元过流设定电阻Ro 以及一反向器4161。时间设定单元412包含一第二时序开关SW2、一第三设定电阻RS3、一 电压跟随器4122、一电流镜4124、一第一比较器4125、一SR型闩4126、一第二比较器4127、 一放电电流源4128以及一时间设定电容Ct。当时间设定电容Ct的电压下降至低于一第一 参考电位Vt1时,第一比较器4125产生高准位输出至SR型闩4126的设定端S,使SR型。

46、闩 4126在输出端Q输出高准位的脉冲信号Tp,使第二时序开关SW2导通。此时,电压跟随器 4122根据设定电路430的分压连接点的电位,控制第三设定电阻RS3上的跨压,使第三设定 电阻RS3的跨压等于设定电路430的分压连接点的电位,此时流经第三设定电阻RS3的电 流It经电流镜4124镜射而产生电流ITSEN以对时间设定电容Ct充电。透过调整设定电 路430的时间设定电阻Rt及过流设定电阻Roc的阻值比例,即可设定不同的电流ITSEN对 时间设定电容Ct充电,进而达到调整转换控制器400的工作频率的功能。 0077 当时间设定电容Ct的电压上升至一第二参考电位Vt2时,第二比较器4127产。

47、生 高准位输出至SR型闩4126的重置端R,使SR型闩4126在输出端Q输出低准位的脉冲信号 Tp,此时反向输出端Q输出高准位信号使放电电流源4128启动,以对时间设定电容Ct进 行放电至低于一第一参考电位Vt1为止。另外,时间设定电容Ct的电压会随充电与放电而 产生斜波信号的周期设定信号Tr,以作为控制电路414产生控制信号SG的参考。 0078 过流设定单元416中的反向器4161接收脉冲信号Tp,反向脉冲信号Tp后输出为 过流设定时序信号OCSEL,以控制第一时序开关SW1。因此,第一时序开关SW1与第二时序 开关SW2的导通时间彼此错开。 0079 当脉冲信号Tp转为低准位时,反向器4。

48、161产生过流设定时序信号OCSEL以导通 第一时序开关SW1,此时设定电路430提供一电流流过电流设定单元过流设定电阻Ro而产 生一过流设定信号OCSET。由于此时设定电路430的分压连结点的电压是由时间设定电阻 Rt与并联的电流设定单元过流设定电阻Ro及过流设定电阻Roc的阻值比例来决定,因此通 过改变时间设定电阻Rt及过流设定电阻Roc的阻值可以改变过流设定信号OCSET的准位 高低。 0080 根据这些实施例可知,本发明可透过同一脚位以不同时序及/或电压/电流来分 别设定过流保护值及时间周期,可以减少控制器的脚位数量而达到节省成本的优点。而且 说 明 书CN 102403900 A CN 102403904 A 9/9页 12 时间周期的设定不仅可以应用于固定导通时间的设定,也可应用于固定关断时间的设定或 固定频率的设定。 0081 如上所述,本发明完全符合专利三要件:新颖性、进步性和产业上的利用性。本发 明在上文中已以较佳实施例揭示,但本领域的技术人员应理解的是,该实施例仅用于描绘 本发明,而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是,凡与该实施例等效的变化与。

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